KR20150122516A - pattern formation method using a dual tone development process - Google Patents

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KR20150122516A
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황성욱
하순목
박준수
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삼성전자주식회사
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Abstract

A pattern forming method comprises the steps of: forming a dual tone photoresist layer on a support layer; exposing the dual tone photoresist layer by using a mask including a gray feature to form a low exposure area, an intermediate exposure area, and a high exposure area in a first area of the dual tone photoresist layer and to form a low exposure area, and an intermediate exposure area in a second area of the dual tone photoresist layer; removing the dual tone photoresist layer of the high exposure area of the first area through a positive development process to form multiple preliminary patterns in the first area; and removing a dual tone exposure layer of the low exposure area of the first area and the dual tone photoresist layer of the low exposure area of the second area through a negative development process to form multiple first patterns positioned separately in the first area and multiple second patterns positioned separately in the second area.

Description

이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법{pattern formation method using a dual tone development process}[0001] The present invention relates to a pattern formation method using a dual tone development process,

본 발명의 기술적 사상은 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method using a dual tone development process.

반도체 소자를 제조할 때 포토리소그래피 공정에 의해 패턴을 형성한다. 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 피치가 작은 패턴이 필요하고, 절연 패턴, 테스트 패턴, 오버레이 패턴, 얼라인 패턴 등의 피치가 큰 패턴이 필요할 수도 있다. 따라서, 반도체 소자의 제조할 때, 마스크 패턴의 피치(pitch)보다 작은 피치를 갖는 패턴, 피치가 서로 다른 다양한 크기의 패턴 또는 다양한 모양의 벌크 패턴이 필요하다. A pattern is formed by a photolithography process when a semiconductor device is manufactured. As the semiconductor device is highly integrated, a pattern having a small pitch is required, and a pattern having a large pitch such as an insulating pattern, a test pattern, an overlay pattern, and an alignment pattern may be required. Therefore, when manufacturing a semiconductor device, a pattern having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern, a pattern of various sizes different in pitch, or a bulk pattern of various shapes is required.

본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 과제는 마스크 패턴의 피치보다 작은 피치를 갖는 패턴, 피치가 서로 다른 다양한 크기의 패턴 또는 다양한 모양의 벌크 패턴을 이중톤 현상 공정을 이용하여 형성하는 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다. The technical idea of the present invention is to provide a pattern forming method for forming a pattern having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern, a pattern of various sizes having different pitches, or a bulk pattern of various shapes using a duotone developing process .

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 패턴 형성 방법은 지지층 상에 이중톤 감광층(dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계와, 그레이 피쳐(gray feature)를 포함하는 마스크를 이용하여 상기 이중톤 감광층을 노광함으로써 상기 이중톤 감광층의 제1 영역에 낮은 노광 영역, 중간 노광 영역 및 높은 노광 영역을 형성하고, 상기 이중톤 감광층의 제2 영역에 낮은 노광 영역 및 중간 노광 영역을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역의 상기 높은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 포지티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 복수개의 예비 패턴들을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역의 낮은 노광 영역의 이중톤 노광층과 상기 제2 영역의 상기 낮은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 네거티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제1 패턴들과 상기 제2 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 패턴들을 형성하는 단계을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a pattern, the method including forming a dual tone photoresist layer on a support layer, Forming a low exposure area, a middle exposure area and a high exposure area in the first area of the double tone photosensitive layer by exposing the double tone photosensitive layer using a mask, Forming a plurality of preliminary patterns in the first region by removing the dual tone photosensitive layer in the high exposure region of the first region through a positive development process; Tone photosensitive layer of the low-exposure area of the first area and the low-exposure area of the second area of the second area is formed through a negative development process By dangyeeul it includes forming a plurality of second pattern which is located away from each other in the second area and a plurality of first pattern which is located away from each other in the first region.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 패턴들은 상기 예비 패턴들보다 피치가 작을 수 있다. 상기 제2 패턴들은 상기 제1 패턴들보다 피치가 클 수 있다. 상기 제2 패턴은 벌크 패턴일 수 있다. 상기 제2 패턴은 다각형 패턴 또는 원형 패턴일 수 있다. In one embodiment of the technical idea of the present invention, the first patterns may have a smaller pitch than the preliminary patterns. The second patterns may have a larger pitch than the first patterns. The second pattern may be a bulk pattern. The second pattern may be a polygonal pattern or a circular pattern.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 영역을 노광하는 상기 마스크 패턴 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 상기 마스크 패턴의 크기는 상기 예비 패턴 및 제2 패턴의 크기와 동일하거나 작을 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the mask includes a plurality of mask patterns spaced apart from each other on a mask substrate, the gray pattern having a resolution lower than a resolution formed in the mask pattern exposing the second region Lt; / RTI > The size of the mask pattern may be equal to or smaller than the size of the preliminary pattern and the second pattern.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 영역을 노광하는 상기 마스크 패턴들 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the mask includes a plurality of mask patterns spaced apart from each other on a mask substrate, the gray pattern having a resolution lower than or equal to a resolution formed between the mask patterns exposing the second region . ≪ / RTI >

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 다각형의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 제2 패턴은 상기 지지층 상에 형성된 모서리가 둥근 다각형 패턴일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the mask includes a plurality of polygonal mask patterns spaced apart from each other on a mask substrate, and the second pattern may be a round polygonal pattern formed on the support layer .

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 원형의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 제2 패턴은 상기 지지층 상에 서로 떨어져 위치하고 둥근 형태의 원형 패턴일 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the mask comprises a plurality of circular mask patterns spaced apart from one another on a mask substrate, the second pattern being spaced apart from each other on the support layer, .

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 패턴 형성 방법은 지지층 상에 이중톤 감광층(dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계와, 제1 마스크 영역 및 제2 마스크 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들과 상기 제2 마스크 영역에 형성된 그레이 피쳐(gray feature)가 배치된 마스크를 이용하여 상기 이중톤 감광층을 노광함으로써 상기 제1 마스크 영역에 대응되는 상기 이중톤 감광층의 제1 영역에 낮은 노광 영역, 중간 노광 영역 및 높은 노광 영역을 형성하고, 상기 제2 마스크 영역에 대응되는 상기 이중톤 감광층의 제2 영역에 낮은 노광 영역 및 중간 노광 영역을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역의 상기 높은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 포지티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 복수개의 예비 패턴들을 형성하는 단계와, 상기 제1 영역의 상기 예비 패턴들의 낮은 노광 영역의 이중톤 노광층과 상기 제2 영역의 상기 낮은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 네거티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역의 상기 중간 노광 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제1 패턴들과 상기 제2 영역의 상기 중간 노광 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 패턴들을 형성하는 단계을 포함한다. A method of forming a pattern according to an embodiment of the present invention includes forming a dual tone photoresist layer on a support layer, forming a plurality of A second mask layer formed on the first mask area and having a gray feature formed on the second mask area, the second mask area being exposed to the dual tone photosensitive layer, Forming a low-exposure region, a middle-exposure region, and a high-exposure region, and forming a low-exposure region and an intermediate-exposure region in a second region of the dual tone photosensitive layer corresponding to the second mask region; Tone photoresist layer of the high-exposure region of the first region is removed through a positive development process to form a plurality of preliminary patterns in the first region Tone photoresist layer in the low-exposure region of the low-exposure region of the first region and the low-exposure region of the second region in the negative region of the first region, And forming a plurality of first patterns spaced apart from each other in the intermediate exposure region and a plurality of second patterns spaced apart from each other in the intermediate exposure region of the second region.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 마스크 영역의 마스크 패턴들의 내부 또는 상기 제2 마스크 영역의 마스크 패턴들 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the gray feature may be a feature of less than the resolution formed within the mask patterns of the second mask region or between the mask patterns of the second mask region.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 패턴의 폭은 상기 제1 영역의 중간 노광 영역의 폭일 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the width of the first pattern may be the width of the intermediate exposure region of the first region.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 패턴의 폭은 상기 제2 영역의 중간 노광 영역의 폭일 수 있다. In one embodiment of the technical concept of the present invention, the width of the second pattern may be the width of the intermediate exposure region of the second region.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 영역의 중간 노광 영역의 폭은 상기 제1 영역의 중간 노광 영역의 폭보다 클 수 있다. In an embodiment of the technical idea of the present invention, the width of the intermediate exposure region of the second region may be greater than the width of the intermediate exposure region of the first region.

본 발명의 기술적 사상의 패턴 형성 방법은 그레이 피쳐(gray feature)를 갖는 마스크를 이용하여 이중톤 감광층을 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 마스크는 마스크 패턴 내에 그레이 피쳐가 배치되어 있거나 마스크 패턴들 사이에 그레이 피쳐가 형성되어 있을 수 있다. The method of forming a pattern of the technical idea of the present invention may include exposing a double tone photosensitive layer using a mask having gray features. The mask may have a gray feature disposed in the mask pattern or a gray feature formed between the mask patterns.

본 발명의 기술적 사상의 패턴 형성 방법은 상술한 마스크를 이용하여 노광한 이중톤 감광층을 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 패터닝함으로써 마스크 패턴의 피치보다 작은 피치를 갖는 패턴, 피치가 다른 다양한 크기의 패턴, 또는 다양한 모양의 벌크 패턴을 형성할 수 있다. The pattern forming method of the technical idea of the present invention is a pattern forming method in which a double tone photosensitive layer exposed using the mask is patterned through a positive development step and a negative development step to form a pattern having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern, Or a bulk pattern of various shapes can be formed.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법의 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7 및 도 9는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이다.
도 8 및 도 10은 각각 도 7 및 도 9의 제2 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.
도 11 및 도 13은 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이다.
도 12 및 도 14는 각각 도 11 및 도 13의 제1 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.
도 15 및 도 17은 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이다.
도 16 및 도 18은 각각 도 15 및 도 17의 제1 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 21은 도 19 및 도 20의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.
도 22 및 도 24는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제2 마스크를 도시한 평면도이다.
도 23 및 도 25는 각각 도 22 및 도 24의 제2 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.
도 26은 본 발명의 기술적 사상의 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법에 이용되는 제조 시스템을 도시한 개략도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a principle of a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views illustrating a pattern formation method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 4 is a flow chart of a manufacturing process for explaining a pattern forming method using the dual tone developing process of FIGS. 2 and 3. FIG.
5 and 6 are cross-sectional views illustrating a pattern formation method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention.
7 and 9 are plan views showing the first mask used in the pattern forming method of the embodiment and the comparative example of the present invention, respectively.
Figs. 8 and 10 are plan views showing the exposure intensity distribution of the exposed region when exposed using the second mask of Figs. 7 and 9, respectively.
11 and 13 are plan views showing the first mask used in the pattern forming method of the embodiment of the present invention and the comparative example, respectively.
Figs. 12 and 14 are plan views showing the exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the first mask of Figs. 11 and 13, respectively.
15 and 17 are plan views showing the first mask used in the pattern forming method of the embodiment and the comparative example of the present invention, respectively.
Figs. 16 and 18 are plan views showing the exposure intensity distribution of the exposed area when exposed using the first mask shown in Figs. 15 and 17, respectively.
19 and 20 are cross-sectional views for explaining a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention.
21 is a manufacturing process flow chart for explaining a pattern forming method using the dual tone development process of FIGS. 19 and 20. FIG.
22 and 24 are plan views showing a second mask used in the pattern forming method of the embodiment of the present invention and the comparative example, respectively.
Figs. 23 and 25 are plan views showing the exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the second mask shown in Figs. 22 and 24, respectively.
26 is a schematic view showing a manufacturing system used in a pattern forming method using a dual tone development process according to the technical idea of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, The present invention is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판 등과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. It is to be understood that throughout the specification, when an element such as a film, an area, or a substrate is referred to as being "on", "connected to", or "coupled to" another element, May be interpreted as being "on", "connected", or "coupled" to another element, or there may be other elements intervening therebetween. On the other hand, when one element is referred to as being "directly on", "directly connected", or "directly coupled" to another element, it is interpreted that there are no other components intervening therebetween do. Like numbers refer to like elements.

본 명세서에서 제1, 제2등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.Also, relative terms such as "top" or "above" and "under" or "below" can be used herein to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the Figures. Relative terms are intended to include different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. For example, in the figures the elements are turned over so that the elements depicted as being on the top surface of the other elements are oriented on the bottom surface of the other elements. Thus, the example "top" may include both "under" and "top" directions depending on the particular orientation of the figure. If the elements are oriented in different directions (rotated 90 degrees with respect to the other direction), the relative descriptions used herein can be interpreted accordingly.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise "and / or" comprising "when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

이하의 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 이하의 본 발명의 실시예들은 어느 하나로 구현될 수 있으며, 또한, 이하의 실시예들은 하나 이상을 조합하여 구현될 수 있다. The following embodiments of the invention are described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention should not be construed as limited to the particular shapes of the regions shown herein, but should include, for example, changes in shape resulting from manufacturing. The following embodiments of the present invention may be implemented in any one of the following embodiments, and the following embodiments may be implemented by combining one or more of them.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법의 원리를 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a principle of a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

구체적으로, 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 먼저 지지층(101) 상에 이중톤 감광층(102, dual tone photoresist layer)을 형성하는 것을 포함한다. 지지층(101)은 기판, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 이중톤 감광층(102)은 광감지층(light sensitive layer)일 수 있다. 이중톤 감광층(102)은 방사 감지층(radiation sensitive layer)일 수 있다. Specifically, the pattern formation method using the dual tone development process includes forming a dual tone photoresist layer 102 on the support layer 101. [ The support layer 101 may be a substrate, for example a silicon substrate. The dual tone photosensitive layer 102 may be a light sensitive layer. The dual tone photosensitive layer 102 may be a radiation sensitive layer.

이중톤 감광층(102)은 현상액에 따라 포지티브 톤 현상(positive tone development, PTD) 또는 네거티브 톤 현상(negative tone development, NTD)이 이루어지는 감광층일 있다. 이중톤 감광층(102)은 248nm 파장, 193nm 파장, 157nm 파장, 극자외선(extreme ultraviolet) 파장 또는 이들의 조합 파장에 의해 반응하는 감광층일 수 있다. 이중톤 감광층(102)은 화학증폭형(chemical amplification type) 감광층일 수 있다. The dual tone photosensitive layer 102 is a photosensitive layer that performs positive tone development (PTD) or negative tone development (NTD) according to a developing solution. The dual tone photosensitive layer 102 may be a photosensitive layer that reacts at a wavelength of 248 nm, a wavelength of 193 nm, a wavelength of 157 nm, an extreme ultraviolet wavelength, or a combination thereof. The dual tone photosensitive layer 102 may be a chemical amplification type photosensitive layer.

이중톤 감광층(102)은 마스크(160)를 이용하여 리소그래피 장치의 광 소스(105)에 의해 노광될 수 있다. 마스크(160)는 마스크 기판(151), 예컨대 유리 기판에 서로 떨어져 위치하는 마스크 패턴들(153)을 포함할 수 있다. 마스크 패턴(153)은 불투명 부분(opaque portion)일 수 있다. 마스크 패턴들(153) 사이 부분(155)은 투과 부분(155, transparent portion)일 수 있다.The dual tone photosensitive layer 102 may be exposed by the light source 105 of the lithographic apparatus using a mask 160. [ The mask 160 may include mask patterns 153 that are spaced apart from one another on the mask substrate 151, e.g., a glass substrate. The mask pattern 153 may be an opaque portion. The portion 155 between the mask patterns 153 may be a transparent portion 155. [

광 소스(105)가 마스크(160)를 통과할 경우, 노광 프로파일(107)은 노광 강도가 높은 고강도 프로파일 부분(107a), 노광 강도가 중간인 중강도 프로파일 부분(107b), 및 노광 강도가 낮은 저강도 프로파일 부분(107c)으로 나눌 수 있다. When the light source 105 passes through the mask 160, the exposure profile 107 has a high-intensity profile portion 107a having a high exposure intensity, a medium-strength profile portion 107b having a medium exposure intensity, And a low intensity profile portion 107c.

노광 프로파일(107)의 분류는 하부 임계 라인(109) 및 상부 임계 라인(111)에 의하여 나눌 수 있다. 상방향 화살표로 표시한 상부 임계 라인(111)의 위쪽은 고강도 프로파일 부분(107a)이고, 하방향 화살표로 표시한 하부 임계 라인의 아래쪽은 저강도 프로파일 부분(107c)이고, 상부 임계 라인(111)과 하부 임계 라인(109) 사이의 부분은 중강도 프로파일 부분일 수 있다. The classification of the exposure profile 107 can be divided by the lower critical line 109 and the upper critical line 111. [ The upper side of the upper critical line 111 indicated by the upward arrow 111 is the high strength profile portion 107a and the lower side of the lower critical line indicated by the downward arrow is the low intensity profile portion 107c, And the lower critical line 109 may be part of the mid-strength profile.

고강도 프로파일 부분(107a)은 마스크(160)의 투과 부분(155)의 중심근처에 대응되는 부분일 수 있다. 저강도 프로파일 부분(107c)은 마스크(160)의 마스크 패턴(153)의 중심 근처에 대응되는 부분일 수 있다. 중강도 프로파일 부분(107b)은 마스크의 마스크 패턴(153)의 에지 근처에 해당하는 부분일 수 있다. 광 소스(105)가 마스크(160)를 통과하여 이중톤 감광층(102)을 노광한 후, 첫째로 포지티브 톤 현상(first positive tone development, 1st PTD) 공정을 수행할 경우 지지층(101) 상에 예비 패턴(103)을 형성할 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정은 고강도 프로파일 부분(107a)에 대응되는 이중톤 감광층(102)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정은 제1 현상액, 예컨대 수소 이온 농도가 7보다 큰 알카리 용액을 이용하여 고강도 프로파일 부분(107a)에 대응되는 이중톤 감광층(102)을 제거하는 공정일 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 예비 패턴(103)은 피치(P1)를 가질 수 있다.The high strength profile portion 107a may be a portion corresponding to the vicinity of the center of the transmitting portion 155 of the mask 160. [ The low-intensity profile portion 107c may be a portion corresponding to the vicinity of the center of the mask pattern 153 of the mask 160. [ The middle strength profile portion 107b may be a portion corresponding to the edge of the mask pattern 153 of the mask. When the light source 105 passes through the mask 160 and exposes the dual tone photosensitive layer 102 and then performs the first positive tone development (1 st PTD) process, The preliminary pattern 103 can be formed. The positive tone developing process may refer to a process of developing and removing the double tone photosensitive layer 102 corresponding to the high strength profile portion 107a. The positive tone development process may be a process for removing the double tone photosensitive layer 102 corresponding to the high strength profile portion 107a using a first developing solution, for example, an alkaline solution having a hydrogen ion concentration of 7 or more. The preliminary pattern 103 formed through the positive tone development process may have a pitch P1.

포지티브 톤 현상 공정을 수행하여 예비 패턴(103)을 형성한 후에, 둘째로 네거티브 톤 현상(second negative tone development, 2nd NTD) 공정을 수행할 경우 지지층(101) 상에 패턴(113)을 형성할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정은 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 이중톤 감광층(102)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정은 중강도 프로파일 부분(107b)에 대응되는 이중톤 감광층(102)을 남기는 공정을 의미할 수 있다.A pattern 113 is formed on the support layer 101 when a second negative tone development (2 nd NTD) process is performed after the preliminary pattern 103 is formed by performing the positive tone development process . The negative tone development process may refer to a process of developing and removing the double tone photosensitive layer 102 corresponding to the low intensity profile portion 107c. The negative tone development process may refer to a process of leaving a duotone photosensitive layer 102 corresponding to the mid-strength profile portion 107b.

네거티브 톤 현상 공정은 제2 현상액, 예컨대 유기산 용액을 이용하여 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 이중톤 감광층(102)을 제거하는 공정일 수 있다. 유기산 용액은 노말 부틸 아세틸린(normal butyl acetylene)을 포함할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 패턴(113)은 예비 패턴(103)의 피치(P1)보다 작은 피치(P2)를 가질 수 있다. 패턴(113)의 폭은 중강도 프로파일 부분(107b)에 대응되는 부분으로써 PS1을 가질 수 있다. 도 1에서, 포지티브 톤 현상 공정을 네거티브 톤 현상 공정보다 먼저 수행하였으나 필요에 따라서 네거티브 톤 현상 공정을 포지티브 톤 현상 공정 보다 먼저 수행할 수 있다. The negative tone development process may be a process of removing the double tone photosensitive layer 102 corresponding to the low intensity profile portion 107c using a second developer, for example, an organic acid solution. The organic acid solution may comprise normal butyl acetylene. The pattern 113 formed through the negative tone development process may have a pitch P2 smaller than the pitch P1 of the preliminary pattern 103. [ The width of the pattern 113 may have PS1 as a portion corresponding to the strength profile portion 107b. In FIG. 1, the positive tone development process is performed prior to the negative tone development process, but the negative tone development process may be performed before the positive tone development process, if necessary.

도 2 및 도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 2 및 도 3의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views for explaining a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross- A manufacturing process flow chart for explaining a pattern forming method using a developing process.

구체적으로, 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 지지층(301) 상에 이중톤 감광층(303, dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계를 포함한다(스텝 360). 지지층(301)은 앞서 도 1의 참조번호 101에 해당될 수 있다. 지지층(301)은 기판, 예컨대 실리콘 기판일 수 있다. 이중톤 감광층(303)은 광감지층(light sensitive layer)일 수 있다. 이중톤 감광층(303)은 방사 감지층(radiation sensitive layer)일 수 있다. Specifically, the pattern forming method using the dual tone development process includes forming a dual tone photoresist layer 303 on the support layer 301 as shown in FIGS. 2 and 4 360). The support layer 301 may correspond to reference numeral 101 in FIG. The support layer 301 may be a substrate, such as a silicon substrate. The dual tone photosensitive layer 303 may be a light sensitive layer. The dual tone photosensitive layer 303 may be a radiation sensitive layer.

이중톤 감광층(303)은 앞서 도 1의 102에 해당될 수 있다. 이중톤 감광층(303)은 현상액에 따라 포지티브 톤 현상(positive tone development, PTD) 또는 네거티브 톤 현상(negative tone development, NTD)이 이루어지는 감광층일 있다. 이중톤 감광층(102)은 248nm 파장, 193nm 파장, 157nm 파장, 극자외선(extreme ultraviolet) 파장 또는 이들의 조합 파장에 의해 반응하는 감광층일 수 있다. 이중톤 감광층(303)은 화학증폭형(chemical amplification type) 감광층일 수 있다. The dual tone photosensitive layer 303 may correspond to 102 of FIG. 1 above. The dual tone photosensitive layer 303 is a photosensitive layer that performs positive tone development (PTD) or negative tone development (NTD) according to a developing solution. The dual tone photosensitive layer 102 may be a photosensitive layer that reacts at a wavelength of 248 nm, a wavelength of 193 nm, a wavelength of 157 nm, an extreme ultraviolet wavelength, or a combination thereof. The dual tone photosensitive layer 303 may be a chemical amplification type photosensitive layer.

이중톤 감광층(303)은 제1 영역(303a) 및 제2 영역(303b)로 구분할 수 있다. 제1 영역(303a)은 앞서 도 1에서 설명한 바와 같은 이중톤 현상 공정을 통하여 패턴이 형성될 수 있다. The dual tone photosensitive layer 303 can be divided into a first area 303a and a second area 303b. The first region 303a may be patterned through a dual tone development process as described above with reference to FIG.

이중톤 감광층(303)을 형성한 후, 소프트 베이크(soft bake) 공정을 수행할 수 있다(스텝 365). 소프트 베이크 공정은 이중톤 감광층(303)을 약 110℃ 내지 120℃의 온도에서 약 1분 내지 5분 가열시켜 수행할 수 있다. 소프트 베이크 공정은 이중톤 감광층(303)을 경화시키고 지지층과의 접착력을 향상시킬 수 있다. 소프트 베이크 공정은 선택적으로 수행될 수 있다. After the dual tone photosensitive layer 303 is formed, a soft bake process may be performed (step 365). The soft bake process can be performed by heating the dual tone photosensitive layer 303 at a temperature of about 110 DEG C to 120 DEG C for about 1 minute to 5 minutes. The soft bake process can cure the dual tone photosensitive layer 303 and improve the adhesion with the support layer. The soft bake process can be selectively performed.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 이중톤 감광층(303)에 제1 마스크(310)를 이용하여 리소그래피 장치의 광 소스(306)에 의해 노광 공정을 수행한다(스텝 370). 제1 마스크(310)는 제1 마스크 영역(310a) 및 제2 마스크 영역(310b)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 영역(310a) 및 제2 마스크 영역(310b)은 편의상 인접하여 도시한 것이고, 마스크 기판(305)에서 서로 떨어져 위치할 수 있다. 제1 마스크 영역(310a)은 도 1의 참조번호 160에 해당될 수 있다. 제1 마스크(310)는 마스크 기판(305), 예컨대 유리 기판에 서로 떨어져 위치하는 마스크 패턴들(307a, 307b)을 포함할 수 있다. 마스크 패턴들(307a, 307b)은 평면적으로는 다각형일 수 있다. The exposure process is performed by the light source 306 of the lithographic apparatus using the first mask 310 to the dual tone photosensitive layer 303 as shown in FIGS. 2 and 4 (step 370). The first mask 310 may include a first mask region 310a and a second mask region 310b. The first mask region 310a and the second mask region 310b are shown adjacent to each other for convenience and may be located apart from each other in the mask substrate 305. [ The first mask region 310a may correspond to reference numeral 160 in FIG. The first mask 310 may include mask patterns 307a and 307b that are spaced apart from each other on a mask substrate 305, for example, a glass substrate. The mask patterns 307a and 307b may be polygonal in plan view.

제1 마스크 영역(310a)의 제1 마스크 패턴(307a)은 불투명 부분(opaque portion)일 수 있다. 제1 마스크 영역(310a)의 제1 마스크 패턴들(307a) 사이의 부분(308)은 투과 부분(transparent portion)일 수 있다. 제1 마스크 패턴(307a)은 MS1의 폭을 가질 수 있다. 제1 마스크 패턴(307a)의 폭(MS1)은 후에 형성되는 예비 패턴(321)의 폭(PLP)보다 작을 수 있다. The first mask pattern 307a of the first mask region 310a may be an opaque portion. The portion 308 between the first mask patterns 307a of the first mask region 310a may be a transparent portion. The first mask pattern 307a may have a width of MS1. The width MS1 of the first mask pattern 307a may be smaller than the width PLP of the preliminary pattern 321 formed later.

제2 마스크 영역(310b)에는 제2 마스크 패턴(307b)이 형성되어 있고, 제2 마스크 패턴(307b) 내에 그레이 피쳐(309, gray feature)가 형성될 수 있다. 그레이 피쳐(309)는 제2 마스크 패턴(307b) 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 제2 마스크 패턴(307b)은 반투명 부분(semi-opaque portion)일 수 있다. 제2 마스크 패턴들(307b) 사이의 부분(304)은 불투명 부분(opaque portion)일 수 있다. A second mask pattern 307b is formed in the second mask region 310b and a gray feature 309 may be formed in the second mask pattern 307b. The gray feature 309 may be a feature of less than the resolution formed in the second mask pattern 307b. The second mask pattern 307b may be a semi-opaque portion. The portion 304 between the second mask patterns 307b may be an opaque portion.

제2 마스크 패턴(307b)은 MS2의 폭을 가질 수 있다. 제2 마스크 패턴(307b)의 폭(MS2)은 제1 마스크 패턴(307a)의 폭(MS1)과 동일할 수도 있고, 더 클 수도 있다. 제2 마스크 패턴(307b)의 폭(MS2)은 후에 형성되는 제2 패턴(327)의 폭(PS2)보다 작을 수 있다.The second mask pattern 307b may have a width of MS2. The width MS2 of the second mask pattern 307b may be equal to or greater than the width MS1 of the first mask pattern 307a. The width MS2 of the second mask pattern 307b may be smaller than the width PS2 of the second pattern 327 formed later.

제1 마스크 패턴(307a)이 배치된 제1 마스크 영역(310a)과, 제2 마스크 패턴(307b) 내에 그레이 피쳐(309)를 갖는 제2 마스크 영역(310b)을 포함하는 제1 마스크(310)를 이용하여 이중톤 감광층(303)을 노광한다. 이러할 경우, 이중톤 감광층(303)의 제1 영역(303a) 및 제2 영역(303b)은 노광 영역의 강도가 다르게 나타날 수 있다. A first mask 310 including a first mask region 310a in which a first mask pattern 307a is disposed and a second mask region 310b having a gray feature 309 in a second mask pattern 307b, To expose the double tone photoresist layer 303. In this case, the first region 303a and the second region 303b of the dual tone photosensitive layer 303 may have different intensity in the exposed region.

제1 마스크 영역(310a)에 대응되는 이중톤 감광층(303)의 제1 영역(303a)은 낮은 노광 영역(311), 중간 노광 영역(313) 및 높은 노광 영역(315)으로 구별할 수 있다. 낮은 노광 영역(311)은 도 1의 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 부분일 수 있다. 중간 노광 영역(313)은 도 1의 중강도 프로파일 부분(107b)에 해당될 수 있다. 높은 노광 영역은 도 1의 고강도 프로파일 부분(107a)에 해당될 수 있다. The first area 303a of the dual tone photosensitive layer 303 corresponding to the first mask area 310a can be distinguished as a low exposure area 311, an intermediate exposure area 313 and a high exposure area 315 . The low exposure region 311 may be a portion corresponding to the low intensity profile portion 107c of FIG. The intermediate exposure region 313 may correspond to the medium strength profile portion 107b of FIG. The high exposure area may correspond to the high strength profile portion 107a of FIG.

제1 영역(303a)과 다르게 제2 마스크 영역(310b)에 대응되는 이중톤 감광층(303)의 제2 영역(303b)은 그레이 피쳐(309)로 인하여 낮은 노광 영역(319) 및 중간 노광 영역(317)으로 구별할 수 있다. 제2 마스크 영역(310b)에 대응되는 이중톤 감광층(303)의 제2 영역(303b)은 고강도 노광 영역이 형성되지 않을 수 있다. 제2 마스크 영역(310b)에 대응되는 이중톤 감광층(303)의 노광 강도는 후에 보다 더 자세하게 설명한다. The second area 303b of the dual tone photosensitive layer 303 corresponding to the second mask area 310b different from the first area 303a is formed by the gray feature 309 in the low exposure area 319 and the intermediate exposure area 316. [ (317). The second region 303b of the dual tone photosensitive layer 303 corresponding to the second mask region 310b may not be formed with a high intensity exposure region. The exposure intensity of the dual tone photosensitive layer 303 corresponding to the second mask region 310b will be described in more detail later.

낮은 노광 영역(319)은 도 1의 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 부분일 수 있다. 제2 영역(303b)의 낮은 노광 영역(319)은 제1 영역(303a)의 낮은 노광 영역(311)에 해당될 수 있다. 중간 노광 영역(317)은 도 1의 중강도 프로파일 부분(107b)에 해당될 수 있다. 제2 영역(303b)의 중간 노광 영역(317)은 제1 영역(303a)의 중간 노광 영역(313)에 해당될 수 있다. The low exposure region 319 may be a portion corresponding to the low intensity profile portion 107c of FIG. The low exposure area 319 of the second area 303b may correspond to the low exposure area 311 of the first area 303a. The intermediate exposure area 317 may correspond to the medium strength profile portion 107b of FIG. The intermediate exposure area 317 of the second area 303b may correspond to the intermediate exposure area 313 of the first area 303a.

노광 공정을 수행한 후, 노광후 베이크(post exposure bake) 공정을 수행할 수 있다(스텝 375). 노광후 베이크 공정은 노광된 이중톤 감광층(303)을 약 110℃ 온도에서 가열시켜 수행할 수 있다. 노광후 베이크 공정은 노광된 이중톤 감광층(303)을 경화시킬 수 있다. 노광후 베이크 공정은 선택적으로 수행될 수 있다. After performing the exposure process, a post exposure bake process may be performed (step 375). The post-exposure bake process can be performed by heating the exposed double-tone photosensitive layer 303 at a temperature of about 110 캜. The post-exposure bake process can cure the exposed dual tone photosensitive layer 303. The post-exposure bake process can be selectively performed.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 이중톤 감광층(303)에 포지티브 톤 현상 공정을 수행한다(스텝 380). 도 2에 도시한 바와 같이 포지티브 톤 현상(first positive tone development) 공정을 수행할 경우. 제1 영역(303a)에 예비 패턴(321)을 형성할 수 있고, 제2 영역(303b)은 이중톤 감광층(303)이 그대로 남게 된다. The positive tone development process is performed on the dual tone photosensitive layer 303 as shown in FIG. 2 and FIG. 4 (step 380). When performing a first positive tone development process as shown in FIG. The preliminary pattern 321 can be formed in the first area 303a and the dual tone photosensitive layer 303 remains in the second area 303b.

포지티브 톤 현상 공정은 제1 영역(303a)의 높은 노광 영역(315)의 이중톤 감광층(303)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정은 제1 현상액, 예컨대 수소 이온 농도가 7보다 큰 알카리 용액을 이용하여 높은 노광 영역(315)의 이중톤 감광층(303)을 제거하는 공정일 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 예비 패턴(321)은 피치(P1)를 가질 수 있다. 예비 패턴(321)의 폭은 PLP를 가질 수 있다. The positive tone development process may refer to a process of developing and removing the dual tone photosensitive layer 303 in the high exposure area 315 of the first area 303a. The positive tone development process may be a process of removing the double tone photosensitive layer 303 of the high exposure area 315 using a first developing solution, for example, an alkaline solution having a hydrogen ion concentration of 7 or more. The preliminary pattern 321 formed through the positive tone development process may have a pitch P1. The width of the preliminary pattern 321 may have PLP.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 이중톤 감광층(303)에 네거티브 톤 현상 공정을 수행한다(스텝 390). 포지티브 톤 현상 공정을 수행하여 예비 패턴(321)을 형성한 후에, 네거티브 톤 현상(second negative tone development) 공정을 수행할 경우 제1 영역(303a) 및 제2 영역(303b)에 각각 제1 패턴(325) 및 제2 패턴(327)을 형성할 수 있다. The negative tone development process is performed on the dual tone photosensitive layer 303 as shown in FIGS. 3 and 4 (step 390). A first pattern 303a and a second pattern 303b may be formed in the first region 303a and the second region 303b when the second tone development process is performed after the preliminary pattern 321 is formed by performing the positive tone development process, 325 and the second pattern 327 can be formed.

제1 패턴(325)은 예비 패턴(321)에 의해 모양이 정해질 수 있다. 제1 패턴(325)은 라인 스페이스 패턴일 수 있다. 제1 패턴(325)은 내부에 홀이 형성된 홀 패턴일 수 있다. 제2 패턴(327)은 벌크 패턴일 수 있다. 제2 패턴(327)은 후술하는 바와 같이 다각형 패턴일 수 있다. 제2 패턴(327)은 후술하는 바와 같이 모서리가 둥근 다각형 패턴일 수 있다.The first pattern 325 may be shaped by the preliminary pattern 321. The first pattern 325 may be a line space pattern. The first pattern 325 may be a hole pattern having a hole formed therein. The second pattern 327 may be a bulk pattern. The second pattern 327 may be a polygonal pattern as described below. The second pattern 327 may be a polygonal pattern with rounded corners as described later.

네거티브 톤 현상 공정은 낮은 노광 영역(311, 319)의 이중톤 감광층(303)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정은 중간 노광 영역(313, 317)의 이중톤 감광층(303)을 남기는 공정을 의미할 수 있다.The negative tone development process may refer to a process of developing and removing the dual tone photosensitive layer 303 of the low exposure areas 311 and 319. The negative tone development process may mean a process of leaving the double tone photosensitive layer 303 of the intermediate exposure areas 313 and 317.

네거티브 톤 현상 공정은 제2 현상액, 예컨대 유기산 용액을 이용하여 낮은 노광 영역(311, 319)의 이중톤 감광층(303)을 제거하는 공정일 수 있다. 유기산 용액은 노말 부틸 아세틸린(normal butyl acetylene)을 포함할 수 있다. The negative tone development process may be a process of removing the double tone photosensitive layer 303 of the low exposure areas 311 and 319 using a second developing solution such as an organic acid solution. The organic acid solution may comprise normal butyl acetylene.

네거티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 제1 패턴(325)은 예비 패턴(321)의 피치(P1)보다 작은 피치(P2)를 가질 수 있다. 제1 패턴(325)의 폭은 중간 노광 영역(313)의 폭(S1)에 대응되는 부분으로써 PS1을 가질 수 있다. 제1 패턴(325)의 피치(P2)는 마스크 패턴(307a. 307b)의 피치(MP1)보다 작을 수 있다. The first pattern 325 formed through the negative tone development process may have a pitch P2 smaller than the pitch P1 of the preliminary pattern 321. [ The width of the first pattern 325 may have PS1 as a portion corresponding to the width S1 of the intermediate exposure region 313. [ The pitch P2 of the first pattern 325 may be smaller than the pitch MP1 of the mask patterns 307a and 307b.

네거티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 제2 패턴(327)은 예비 패턴(321)의 피치(P1)와 동일하거나 더 큰 피치(P3)를 가질 수 있다. 제2 패턴들(327)은 제1 패턴들(325)의 피치(P2)보다 더 큰 피치(P3)를 가질 수 있다. 제2 패턴(327)의 폭은 중간 노광 영역(317)의 폭(S2)에 대응되는 부분으로써 PS2를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 패턴(327)은 제1 패턴보다 폭이 넓을 수 있고 넓은 면적의 벌크 패턴으로 형성할 수 있다. The second pattern 327 formed through the negative tone development process may have a pitch P3 equal to or larger than the pitch P1 of the preliminary pattern 321. [ The second patterns 327 may have a pitch P3 that is larger than the pitch P2 of the first patterns 325. [ The width of the second pattern 327 may have PS2 as a portion corresponding to the width S2 of the intermediate exposure region 317. [ Accordingly, the second pattern 327 can be formed in a bulk pattern having a wider width than the first pattern and having a large area.

도 2 내지 도 4에서, 포지티브 톤 현상 공정을 네거티브 톤 현상 공정보다 먼저 수행하였으나 필요에 따라서 네거티브 톤 현상 공정을 포지티브 톤 현상 공정 보다 먼저 수행할 수도 있다.In FIGS. 2 to 4, the positive tone development process is performed prior to the negative tone development process, but the negative tone development process may be performed before the positive tone development process, if necessary.

이와 같은 본 발명의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 그레이 피쳐(gray feature)를 갖는 제1 마스크(310)를 이용하여 이중톤 감광층(303)을 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 마스크(310)는 제2 마스크 패턴(307b) 내에 그레이 피쳐(309)가 배치되어 있을 수 있다. The pattern forming method using the dual tone developing process of the present invention may include exposing the dual tone photoresist layer 303 using the first mask 310 having a gray feature. The first mask 310 may have a gray feature 309 disposed in the second mask pattern 307b.

상술한 제1 마스크(310)를 이용하여 노광한 이중톤 감광층(303)을 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 패터닝함으로써 마스크 패턴(307a)의 피치보다 작은 피치를 갖는 패턴(325), 피치가 다른 다양한 크기의 패턴(325, 327), 또는 다양한 모양의 벌크 형태의 패턴(327)을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 패턴 형성 방법은 절연 패턴, 테스트 패턴, 오버레이 패턴, 얼라인 패턴과 같이 피치에 구애받지 않고 다양한 패턴을 형성할 수 있다. A pattern 325 having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern 307a and a pitch 325 having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern 307a are formed by patterning the double tone photoresist layer 303 exposed using the first mask 310 through the positive development process and the negative development process, May form patterns 325 and 327 of different sizes, or patterns 327 of bulk shapes of various shapes. That is, the pattern forming method of the present invention can form various patterns without regard to the pitch, such as an insulating pattern, a test pattern, an overlay pattern, and an alignment pattern.

도 5 및 도 6은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 5 and 6 are cross-sectional views illustrating a pattern formation method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 5 및 도 6의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 마스크(310-1)의 모양이 다른 것을 제외하고는 도 2 내지 도 4의 패턴 형성 방법과 동일하다. 도 5 및 도 6에서, 도 2 내지 도 4와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다. Specifically, the pattern formation method using the dual tone development process of FIGS. 5 and 6 is the same as the pattern formation method of FIGS. 2 to 4 except that the shape of the mask 310-1 is different. 5 and 6, the same reference numerals as in Figs. 2 to 4 denote the same members.

도 5는 앞서 설명한 바와 같이 이중톤 감광층(303)의 형성 단계(스텝 360), 이중톤 감광층(303)의 노광 단계(스텝 370) 및 이중톤 감광층(303)에 포지티브 톤 현상 공정 단계(스텝 380)를 수행하는 것을 보여주는 단면도이다. 5 is a flowchart illustrating a process of forming a dual tone photosensitive layer 303 (step 360), an exposure step (step 370) of the dual tone photosensitive layer 303 and a positive tone developing process step (Step 380).

이중톤 감광층(303)의 노광 단계에서 마스크(310-1)가 이용될 수 있다. 제1 마스크(310-1)는 제1 마스크 영역(310a) 및 제2 마스크 영역(310b)을 포함할 수 있다. 도 2와는 다르게 제1 마스크 영역(310a)의 제1 마스크 패턴(307a-1)의 폭(MS3)은 후에 형성되는 예비 패턴(321)의 폭(PLP)과 동일할 수 있다. 제1 마스크 패턴(307a-1)의 폭(MS3)은 도 2의 제1 마스크 패턴(307a)의 폭(MS1)보다 크게 할 수 있다. 제1 마스크 패턴(307a-1)의 폭(MS3)은 도 2의 제1 마스크 패턴(307a)의 폭(MS1)보다 크게 하더라도 후에 형성되는 예비 패턴(321)이나 제1 패턴(325)의 폭은 동일할 수 있다. The mask 310-1 may be used in the exposure step of the dual tone photosensitive layer 303. [ The first mask 310-1 may include a first mask region 310a and a second mask region 310b. The width MS3 of the first mask pattern 307a-1 of the first mask region 310a may be equal to the width PLP of the preliminary pattern 321 formed later. The width MS3 of the first mask pattern 307a-1 may be larger than the width MS1 of the first mask pattern 307a of FIG. Although the width MS3 of the first mask pattern 307a-1 is larger than the width MS1 of the first mask pattern 307a of FIG. 2, the width of the preliminary pattern 321 or the first pattern 325 May be the same.

도 2와는 다르게 제2 마스크 영역(310b)의 제2 마스크 패턴(307b-1)의 폭(MS4)은 후에 형성되는 제2 패턴(327)의 폭(PS2)과 동일할 수 있다. 제2 마스크 패턴(307b-1)의 폭(MS4)은 도 2의 제2 마스크 패턴(307b)의 폭(MS2)보다 크게 할 수 있다. 제2 마스크 패턴(307b-1) 내에 형성된 그레이 피쳐(309-1)는 도 2와 비교할 때 개개 피쳐 개수가 더 많이 배치될 수 있다. The width MS4 of the second mask pattern 307b-1 of the second mask region 310b may be equal to the width PS2 of the second pattern 327 formed later. The width MS4 of the second mask pattern 307b-1 may be larger than the width MS2 of the second mask pattern 307b of Fig. The gray feature 309-1 formed in the second mask pattern 307b-1 may have a larger number of individual features as compared to Fig.

도 7 및 도 9는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이고, 도 8 및 도 10은 각각 도 7 및 도 9의 제1 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.FIGS. 7 and 9 are plan views respectively showing the first mask used in the pattern forming method of the embodiment of the present invention and the comparative example, and FIGS. 8 and 10 are views The exposure intensity distribution of the exposure area is shown.

구체적으로, 도 7의 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)은 도 2의 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시한 제2 마스크 영역(310b)은 도 7의 a-a에 따른 요부 단면도일 수 있다. 도 7의 그레이 피쳐(309a)는 도 2에 도시한 그레이 피쳐(309)에 해당될 수 있다. Specifically, the first mask 310 and the second mask region 310b in FIG. 7 are plan views showing a part of the first mask 310 and the second mask region 310b in FIG. The second mask region 310b shown in Fig. 2 may be a main cross-sectional view according to a-a in Fig. The gray feature 309a in FIG. 7 may correspond to the gray feature 309 shown in FIG.

그레이 피쳐(309a)는 마스크 패턴(307b) 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 개개 피쳐의 개수는 마스크 패턴(307b)의 크기에 좌우될 수 있다. 마스크 패턴(307b)은 정사각형의 패턴일 수 있다. The gray feature 309a may be a feature of less than the resolution formed in the mask pattern 307b. The number of individual features may depend on the size of the mask pattern 307b. The mask pattern 307b may be a square pattern.

도 7과의 비교를 위한 비교 마스크(310p-1)는 마스크 패턴(307c) 내에 그레이 피쳐가 형성되지 않은 경우이다. 도 7 및 도 9에서, 참조번호 304는 불투명층을 나타낼 수 있다. The comparison mask 310p-1 for comparison with Fig. 7 is a case where no gray feature is formed in the mask pattern 307c. 7 and 9, reference numeral 304 may represent an opaque layer.

도 7에 도시한 제1 마스크(310)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 8에 도시되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 그레이 피쳐가 형성된 마스크 패턴(307b)의 내부에 해당되는 부분은 모서리가 둥근 사각형 형태의 중간 노광 영역(317)이고, 중간 노광 영역(317)을 둘러싸는 낮은 노광 영역(319)이 위치할 수 있다. The exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the first mask 310 shown in Fig. 7 is shown in Fig. 8, the portion corresponding to the inside of the mask pattern 307b in which the gray feature is formed is an intermediate exposure region 317 having a rounded corner shape and a low exposure region 317 surrounding the intermediate exposure region 317. [ (319) may be located.

낮은 노광 영역(319)은 도 3에서 설명한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 제거될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(307b) 내에 그레이 피쳐(309a)가 형성되어 있을 때 도 3에 도시한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 벌크 형태의 정사각형 제2 패턴(327)을 형성할 수 있다.The low exposure region 319 can be removed through the negative tone development process as described in FIG. Therefore, when the gray pattern 309a is formed in the mask pattern 307b, the square second pattern 327 in a bulk shape can be formed through the negative tone development process as shown in FIG.

이에 반하여, 도 9에 도시한 비교 마스크(310p-1)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 10에 도시되어 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(307c)에 해당되는 부분의 중앙부는 모서리가 둥근 사각형 형태의 높은 노광 영역(341a)이고, 높은 노광 영역(341a)은 띠 형태의 중간 노광 영역(317a)이 둘러싸고 있고, 중간 노광 영역(317a)은 낮은 노광 영역(319a)으로 둘러싸여 있다. On the contrary, FIG. 10 shows the exposure intensity distribution of the exposure area when exposure is performed using the comparison mask 310p-1 shown in FIG. 9, the central portion of the portion corresponding to the mask pattern 307c is a high-exposure region 341a having a rounded square shape and the high exposure region 341a is a stripe-shaped intermediate exposure region 317a. And the intermediate exposure region 317a is surrounded by the low exposure region 319a.

도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이 높은 노광 영역(341a) 및 낮은 노광 영역(319a)은 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 제거할 수 있으나, 중간 노광 영역(317a)은 이중톤 현상 공정을 통하여도 남아 있게 된다. 이에 따라, 도 9의 비교 마스크(310p-1)를 이용하여 노광할 경우 띠 형태의 패턴이 남아 있어 벌크 형태의 정사각형 패턴은 형성되지 않는다.2 and 3, the high exposure region 341a and the low exposure region 319a may be removed through the positive development process and the negative development process, but the intermediate exposure region 317a may be removed through the dual tone development process Will remain. Accordingly, when exposure is performed using the comparison mask 310p-1 of FIG. 9, a pattern of a band shape remains, and a square pattern of a bulk shape is not formed.

도 11 및 도 13은 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이고, 도 12 및 도 14는 각각 도 11 및 도 13의 제1 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.11 and 13 are plan views showing a first mask used in the pattern forming method of the embodiment of the present invention and the comparative example, respectively. FIGS. 12 and 14 are views The exposure intensity distribution of the exposure area is shown.

구체적으로, 도 11의 제1 마스크(310-2) 및 제2 마스크 영역(310b-2)은 도 7의 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)과 비교할 때 마스크 패턴(307b-2)의 모양이 다른 것을 제외하고는 동일할 수 있다. More specifically, the first mask 310-2 and the second mask region 310b-2 of FIG. 11 are different from the first mask 310 and the second mask region 310b of FIG. 7 in that the mask patterns 307b- 2) may be the same except for the different shapes.

도 11의 제1 마스크(310-2) 및 제2 마스크 영역(310b-2)은 도 2에 도시한 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시한 제2 마스크 영역(310b)은 도 11의 a-a에 따른 요부 단면도일 수 있다. 도 11의 그레이 피쳐(309b)는 도 2에 도시한 그레이 피쳐(309)에 해당될 수 있다. The first mask 310-2 and the second mask region 310b-2 of FIG. 11 are plan views showing a part of the first mask 310 and the second mask region 310b shown in FIG. The second mask region 310b shown in Fig. 2 may be a main cross-sectional view according to a-a in Fig. The gray feature 309b of Fig. 11 may correspond to the gray feature 309 shown in Fig.

그레이 피쳐(309b)는 마스크 패턴(307b-2) 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 개개 피쳐의 개수는 마스크 패턴(307b-2)의 크기에 좌우될 수 있다. 마스크 패턴(307b-2)은 좌측에 큰 직사각형과 우측에 작은 직사각형이 합쳐진 형태의 다각형 패턴일 수 있다. The gray feature 309b may be a feature below the resolution formed in the mask pattern 307b-2. The number of individual features may depend on the size of the mask pattern 307b-2. The mask pattern 307b-2 may be a polygonal pattern in which a large rectangle on the left side and a small rectangle on the right side are combined.

도 11과의 비교를 위한 비교 마스크(310p-2)는 마스크 패턴(307e) 내에 그레이 피쳐가 형성되지 않은 경우이다. 도 11 및 도 13에서, 참조번호 304는 불투명층을 나타낼 수 있다. The comparison mask 310p-2 for comparison with Fig. 11 is a case in which no gray feature is formed in the mask pattern 307e. 11 and 13, reference numeral 304 may represent an opaque layer.

도 11에 도시한 마스크(310-2)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 12에 도시되어 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 그레이 피쳐가 형성된 제1 마스크 패턴(307b-2)에 해당되는 부분은 모서리가 둥근 다각형 형태의 중간 노광 영역(317b)이고, 중간 노광 영역(317)을 둘러싸는 낮은 노광 영역(319b)이 위치할 수 있다.The exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the mask 310-2 shown in Fig. 11 is shown in Fig. 12, the portion corresponding to the first mask pattern 307b-2 on which the gray feature is formed is an intermediate exposure region 317b having a polygonal shape with rounded corners, and the low exposure region 317b surrounding the intermediate exposure region 317 The exposure area 319b can be located.

낮은 노광 영역(319b)은 도 3에서 설명한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 제거될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(307b-2)이 다각형이고, 마스크 패턴(307b-2) 내에 그레이 피쳐(309a)가 형성되어 있을 때 도 3에 도시한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 벌크 형태의 다각형 제2 패턴(327)을 형성할 수 있다.The low exposure region 319b may be removed through the negative tone development process as described in FIG. 3, when the mask pattern 307b-2 is polygonal and the gray feature 309a is formed in the mask pattern 307b-2, A pattern 327 can be formed.

이에 반하여, 도 13에 도시한 비교 마스크(310p-2)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 14에 도시되어 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(307e)에 해당되는 부분의 중앙 부분은 모서리가 다각형 형태의 높은 노광 영역(341c)이고, 높은 노광 영역(341c)을 둘러싸는 띠 형태의 중간 노광 영역(317c)이고, 중간 노광 영역(317c)을 둘러싸는 낮은 노광 영역(319c)이 위치할 수 있다. On the contrary, FIG. 14 shows the exposure intensity distribution of the exposure area when exposure is performed using the comparison mask 310p-2 shown in FIG. 14, the center portion of the portion corresponding to the mask pattern 307e is a high exposure region 341c having a polygonal edge shape, and a band-shaped intermediate exposure region 341c surrounding the high exposure region 341c 317c, and a low exposure area 319c surrounding the intermediate exposure area 317c may be located.

도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이 높은 노광 영역(341c) 및 낮은 노광 영역(319c)은 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 제거할 수 있으나, 중간 노광 영역(317c)은 이중톤 현상 공정을 통하여도 남아 있게 된다. 이에 따라, 도 14의 비교 마스크(310p-2)를 이용하여 노광할 경우 띠 형태의 패턴을 형성할 수 있어 벌크 형태의 다각형 패턴은 형성되지 않는다.As described with reference to FIGS. 2 and 3, the high exposure region 341c and the low exposure region 319c can be removed through the positive development process and the negative development process, but the intermediate exposure region 317c can be removed through the dual tone development process Will remain. Accordingly, when exposure is performed using the comparison mask 310p-2 of FIG. 14, a band-shaped pattern can be formed, and a polygonal pattern in a bulk shape is not formed.

도 15 및 도 17은 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제1 마스크를 도시한 평면도이고, 도 16 및 도 18은 각각 도 15 및 도 17의 제1 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.15 and 17 are plan views respectively showing the first mask used in the pattern forming method of the embodiment of the present invention and the comparative example, and Figs. 16 and 18 are views The exposure intensity distribution of the exposure area is shown.

구체적으로, 도 11의 제1 마스크(310-3) 및 제2 마스크 영역(310b-3)은 도 7의 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)과 비교할 때 마스크 패턴(307b-3)의 모양이 다른 것을 제외하고는 동일할 수 있다. More specifically, the first mask 310-3 and the second mask region 310b-3 of FIG. 11 are different from the first mask 310 and the second mask region 310b of FIG. 7 in that the mask patterns 307b- 3) may have the same shape except for the other.

도 15의 제1 마스크(310-3) 및 제2 마스크 영역(310b-3)은 도 2의 제1 마스크(310) 및 제2 마스크 영역(310b)의 일부를 나타낸 평면도이다. 도 2에 도시한 제2 마스크 영역(310b)은 도 15의 a-a에 따른 요부 단면도일 수 있다. 도 15의 그레이 피쳐(309c)는 도 2에 도시한 그레이 피쳐(309)에 해당될 수 있다. The first mask 310-3 and the second mask region 310b-3 in FIG. 15 are plan views showing a part of the first mask 310 and the second mask region 310b in FIG. The second mask region 310b shown in Fig. 2 may be a main cross-sectional view according to a-a in Fig. The gray feature 309c in Fig. 15 may correspond to the gray feature 309 shown in Fig.

그레이 피쳐(309c)는 마스크 패턴(307b-3) 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 개개 피쳐의 개수는 마스크 패턴(307b-3)의 크기에 좌우될 수 있다. 마스크 패턴(307b-3)은 직사각형 패턴일 수 있다. 도 17과의 비교를 위한 비교 마스크(310p-3)는 마스크 패턴(307f) 내에 그레이 피쳐가 형성되지 않은 경우이다. 도 15 및 도 17에서, 참조번호 304는 불투명층을 나타낼 수 있다. The gray feature 309c may be a feature below the resolution formed in the mask pattern 307b-3. The number of individual features may depend on the size of the mask pattern 307b-3. The mask pattern 307b-3 may be a rectangular pattern. The comparison mask 310p-3 for comparison with Fig. 17 is a case where no gray feature is formed in the mask pattern 307f. 15 and 17, reference numeral 304 may represent an opaque layer.

도 15에 도시한 마스크(310-3)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 16에 도시되어 있다. 도 16에 도시한 바와 같이, 그레이 피쳐가 형성된 마스크 패턴(307b-3)의 내부에 해당되는 부분은 모서리가 둥근 사각형 형태의 중간 노광 영역(317d)이고, 중간 노광 영역(317d)을 둘러싸는 낮은 노광 영역(319d)이 위치할 수 있다. The exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the mask 310-3 shown in Fig. 15 is shown in Fig. As shown in Fig. 16, the portion corresponding to the inside of the mask pattern 307b-3 in which the gray feature is formed is an intermediate exposure region 317d having a rounded corner shape and a low (low) surrounding the intermediate exposure region 317d The exposure area 319d can be located.

낮은 노광 영역(319d)은 도 3에서 설명한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 제거될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(307b-3) 내에 그레이 피쳐(309a)가 형성되어 있을 때 도 3에 도시한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 벌크 형태의 직사각형 제2 패턴(327)을 형성할 수 있다.The low exposure region 319d may be removed through the negative tone development process as described in FIG. Therefore, when the gray pattern 309a is formed in the mask pattern 307b-3, a rectangular second pattern 327 of a bulk shape can be formed through the negative tone development process as shown in Fig.

이에 반하여, 도 17에 도시한 비교 마스크(310p-3)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 18에 도시되어 있다. 도 18에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(307f)에 해당되는 부분의 중앙부는 모서리가 둥근 사각형 형태의 높은 노광 영역(341e)이고, 높은 노광 영역(341e)은 띠 형태의 중간 노광 영역(317e)이 둘러싸고 있고, 중간 노광 영역(317e)은 낮은 노광 영역(319e)으로 둘러싸여 있다. On the other hand, FIG. 18 shows the exposure intensity distribution of the exposure area when exposure is performed using the comparison mask 310p-3 shown in FIG. 18, the central portion of the portion corresponding to the mask pattern 307f is a high-exposure region 341e having a rectangular rounded shape and the high-exposure region 341e is a stripe-shaped intermediate exposure region 317e. And the intermediate exposure region 317e is surrounded by the low exposure region 319e.

도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이 높은 노광 영역(341e) 및 낮은 노광 영역(319e)은 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 제거할 수 있으나, 중간 노광 영역(317e)은 이중톤 현상 공정을 통하여도 남아 있게 된다. 이에 따라, 도 18의 비교예의 마스크(310p-3)를 이용하여 노광할 경우 띠 형태의 패턴이 남아 있어 벌크 형태의 직사각형 패턴은 형성되지 않는다.2 and 3, the high exposure region 341e and the low exposure region 319e may be removed through the positive development process and the negative development process, but the intermediate exposure region 317e may be removed through the dual tone development process Will remain. Accordingly, when exposure is performed using the mask 310p-3 of the comparative example in Fig. 18, a band-shaped pattern remains and a rectangular pattern of a bulk shape is not formed.

도 19 및 도 20은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따라 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 21은 도 19 및 도 20의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 제조 공정 흐름도이다.19 and 20 are sectional views for explaining a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the technical idea of the present invention, A manufacturing process flow chart for explaining a pattern forming method using a developing process.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이 지지층(401) 상에 이중톤 감광층(403, dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계를 포함한다(스텝 460). 스텝 460은 앞서 도 2 및 도 4에서 설명한 스텝 360에 해당하는 것으로 반복되는 설명은 생략한다. 도 2에서와 마찬가지로 이중톤 감광층(403)은 제1 영역(403a) 및 제2 영역(403b)로 구분할 수 있다. Specifically, a pattern forming method using a dual tone development process according to an embodiment of the present invention includes a dual tone photoresist layer (403) on a support layer 401 as shown in FIGS. 19 and 20 (Step 460). Step 460 corresponds to step 360 described above with reference to FIG. 2 and FIG. 4, and repeated description will be omitted. As in FIG. 2, the dual tone photosensitive layer 403 can be divided into a first region 403a and a second region 403b.

제1 영역(403a)은 앞서 도 1에서 설명한 바와 같은 이중톤 현상 공정을 통하여 패턴이 형성될 수 있다. 이중톤 감광층(403)을 형성한 후, 소프트 베이크(soft bake) 공정을 수행할 수 있다(스텝 465). 스텝 465는 앞서 도 2 및 도 4에서 설명한 스텝 365에 해당될 수 있다. The first region 403a may be patterned through a dual tone development process as described above with reference to FIG. After forming the dual tone photosensitive layer 403, a soft bake process may be performed (step 465). Step 465 may correspond to step 365 described previously with reference to FIG. 2 and FIG.

도 19 및 도 21에 도시된 바와 같이 이중톤 감광층(403)에 제2 마스크(410)를 이용하여 리소그래피 장치의 광 소스(406)에 의해 노광 공정을 수행한다(스텝 470). 제2 마스크(410)는 제1 마스크 영역(410a) 및 제2 마스크 영역(410b)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 영역(410a) 및 제2 마스크 영역(410b)은 편의상 인접하여 도시한 것이고, 마스크 기판(405)에서 서로 떨어져 위치할 수 있다. The exposure process is performed by the light source 406 of the lithographic apparatus using the second mask 410 on the dual tone photosensitive layer 403 as shown in FIGS. 19 and 21 (step 470). The second mask 410 may include a first mask region 410a and a second mask region 410b. The first mask region 410a and the second mask region 410b are shown adjacent to each other for convenience and may be spaced apart from each other on the mask substrate 405. [

제1 마스크 영역(410a)은 도 1의 참조번호 160에 해당될 수 있다. 제1 마스크 영역(410a)은 도 2의 제1 마스크 영역(310a)에 해당될 수 있다. 제2 마스크(410)는 마스크 기판(405), 예컨대 유리 기판에 서로 떨어져 위치하는 마스크 패턴들(407a, 407b)을 포함할 수 있다. 마스크 패턴들(407a, 407b)은 평면적으로는 다각형일 수 있다.The first mask region 410a may correspond to reference numeral 160 in FIG. The first mask region 410a may correspond to the first mask region 310a of FIG. The second mask 410 may include mask patterns 407a, 407b that are spaced apart from one another on the mask substrate 405, e.g., a glass substrate. The mask patterns 407a and 407b may be polygonal in plan view.

제1 마스크 영역(410a)의 제1 마스크 패턴(407a)은 불투명 부분(opaque portion)일 수 있다. 제1 마스크 영역(310a)의 제1 마스크 패턴들(407a) 사이의 부분(408)은 투과 부분(transparent portion)일 수 있다. 제1 마스크 패턴(407a)은 MS1의 폭을 가질 수 있다. 제1 마스크 패턴(407a)의 폭(MS1)은 후에 형성되는 예비 패턴(421)의 폭(PLP)보다 작을 수 있다. The first mask pattern 407a of the first mask region 410a may be an opaque portion. The portion 408 between the first mask patterns 407a of the first mask region 310a may be a transparent portion. The first mask pattern 407a may have a width of MS1. The width MS1 of the first mask pattern 407a may be smaller than the width PLP of the preliminary pattern 421 formed later.

제2 마스크 영역(410b)에는 제2 마스크 패턴(407b)이 형성되어 있고, 제2 마스크 패턴들(407b) 사이에는 그레이 피쳐(409, gray feature)가 형성될 수 있다. 그레이 피쳐(409)는 제2 마스크 패턴들(407b) 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 그레이 피쳐(409)는 후에 형성되는 제2 패턴(423)의 모양을 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 제2 마스크 패턴들(407b) 사이의 부분(304)은 불투명 부분(opaque portion)일 수 있다. A second mask pattern 407b may be formed in the second mask region 410b and a gray feature 409 may be formed between the second mask patterns 407b. The gray feature 409 may be a sub-resolution feature formed between the second mask patterns 407b. The gray feature 409 may control the shape of the second pattern 423 to be formed later. The portion 304 between the second mask patterns 407b may be an opaque portion.

제2 마스크 패턴(407b)은 MS2의 폭을 가질 수 있다. 제2 마스크 패턴(407b)의 폭(MS2)은 제1 마스크 패턴(407a)의 폭(MS1)과 동일할 수도 있고, 더 클 수도 있다. 제2 마스크 패턴(407b)의 폭(MS2)은 후에 형성되는 제2 패턴(423)의 폭(PS2)보다 작을 수 있다.The second mask pattern 407b may have a width of MS2. The width MS2 of the second mask pattern 407b may be equal to or greater than the width MS1 of the first mask pattern 407a. The width MS2 of the second mask pattern 407b may be smaller than the width PS2 of the second pattern 423 formed later.

제1 마스크 패턴(407a)이 배치된 제1 마스크 영역(410a)과, 제2 마스크 패턴들(407b) 사이에 그레이 피쳐(409)를 갖는 제2 마스크 영역(410b)을 포함하는 제2 마스크(410)를 이용하여 이중톤 감광층(403)을 노광한다. 이러할 경우, 이중톤 감광층(403)의 제1 영역(403a) 및 제2 영역(403b)은 노광 영역의 강도가 다르게 나타날 수 있다. A first mask region 410a in which a first mask pattern 407a is disposed and a second mask region 410b including a second mask region 410b having a gray feature 409 between the second mask patterns 407b 410 is used to expose the dual tone photosensitive layer 403. In this case, the intensity of the exposed region of the first region 403a and the second region 403b of the dual tone photosensitive layer 403 may be different.

제1 마스크 영역(410a)에 대응되는 이중톤 감광층(403)의 제1 영역(403a)은 낮은 노광 영역(411), 중간 노광 영역(413) 및 높은 노광 영역(415)으로 구별할 수 있다. 낮은 노광 영역(411)은 도 1의 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 부분일 수 있다. 중간 노광 영역(413)은 도 1의 중강도 프로파일 부분(107b)에 해당될 수 있다. 높은 노광 영역(415)은 도 1의 고강도 프로파일 부분(107a)에 해당될 수 있다. The first area 403a of the dual tone photosensitive layer 403 corresponding to the first mask area 410a can be distinguished as a low exposure area 411, an intermediate exposure area 413 and a high exposure area 415 . The low exposure region 411 may be a portion corresponding to the low intensity profile portion 107c of FIG. The intermediate exposure region 413 may correspond to the medium strength profile portion 107b of FIG. The high exposure area 415 may correspond to the high strength profile portion 107a of FIG.

제1 영역(403a)과 다르게 제2 마스크 영역(410b)에 대응되는 이중톤 감광층(403)의 제2 영역(403b)은 그레이 피쳐(409)로 인하여 낮은 노광 영역(419) 및 중간 노광 영역(417)으로 구별할 수 있다. 제2 마스크 영역(410b)에 대응되는 이중톤 감광층(403)의 제2 영역(403b)은 고강도 노광 영역이 형성되지 않을 수 있다. 제2 마스크 영역(410b)에 대응되는 이중톤 감광층(403)의 노광 강도는 후에 보다 더 자세하게 설명한다. The second area 403b of the dual tone photosensitive layer 403 corresponding to the second mask area 410b different from the first area 403a is formed by the gray feature 409 and the low exposure area 419, (417). The second region 403b of the dual tone photosensitive layer 403 corresponding to the second mask region 410b may not be formed with a high intensity exposure region. The exposure intensity of the dual tone photosensitive layer 403 corresponding to the second mask region 410b will be described in more detail later.

낮은 노광 영역(419)은 도 1의 저강도 프로파일 부분(107c)에 대응되는 부분일 수 있다. 제2 영역(403b)의 낮은 노광 영역(419)은 제1 영역(403a)의 낮은 노광 영역(411)에 해당될 수 있다. 중간 노광 영역(417)은 도 1의 중강도 프로파일 부분(107b)에 해당될 수 있다. 제2 영역(403b)의 중간 노광 영역(417)은 제1 영역(403a)의 중간 노광 영역(413)에 해당될 수 있다. The low exposure region 419 may be a portion corresponding to the low intensity profile portion 107c of FIG. The low exposure region 419 of the second region 403b may correspond to the low exposure region 411 of the first region 403a. The intermediate exposure area 417 may correspond to the medium strength profile portion 107b of FIG. The intermediate exposure area 417 of the second area 403b may correspond to the intermediate exposure area 413 of the first area 403a.

노광 공정을 수행한 후, 노광후 베이크(post exposure bake) 공정을 수행할 수 있다(스텝 475). 노광후 베이크 공정은 앞서 도 4의 스텝 375에 대응될 수 있다. 노광된 이중톤 감광층(403)을 약 110℃ 온도에서 가열시켜 수행할 수 있다. 노광후 베이크 공정은 노광된 이중톤 감광층(403)을 경화시킬 수 있다. 노광후 베이크 공정은 선택적으로 수행될 수 있다. After performing the exposure process, a post exposure bake process may be performed (Step 475). The post-exposure bake process may correspond to step 375 of FIG. 4 previously. The exposed double-tone photosensitive layer 403 can be performed by heating at a temperature of about 110 ° C. The post-exposure bake process can cure the exposed duotone photosensitive layer 403. [ The post-exposure bake process can be selectively performed.

이중톤 감광층(403)에 포지티브 톤 현상 공정을 수행한다(스텝 480). 도 2에 도시한 바와 같이 포지티브 톤 현상(first positive tone development) 공정을 수행할 경우. 제1 영역(403a)에 예비 패턴(421)을 형성할 수 있고, 제2 영역(403b)은 이중톤 감광층(403)이 그대로 남게 된다. The positive tone development process is performed on the dual tone photosensitive layer 403 (step 480). When performing a first positive tone development process as shown in FIG. The preliminary pattern 421 can be formed in the first region 403a and the dual tone photosensitive layer 403 can be left in the second region 403b.

포지티브 톤 현상 공정은 제1 영역(403a)의 높은 노광 영역(415)의 이중톤 감광층(403)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정은 제1 현상액, 예컨대 수소 이온 농도가 7보다 큰 알카리 용액을 이용하여 높은 노광 영역(415)의 이중톤 감광층(403)을 제거하는 공정일 수 있다. 포지티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 예비 패턴(421)은 피치(P1)를 가질 수 있다. 예비 패턴(421)의 폭은 PLP를 가질 수 있다. The positive tone development process may refer to a process of developing and removing the dual tone photosensitive layer 403 in the high exposure area 415 of the first area 403a. The positive tone development process may be a process of removing the double tone photosensitive layer 403 of the high exposure area 415 using a first developing solution, for example, an alkaline solution having a hydrogen ion concentration of 7 or more. The preliminary pattern 421 formed through the positive tone development process may have a pitch P1. The width of the preliminary pattern 421 may have PLP.

도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 이중톤 감광층(303)에 네거티브 톤 현상 공정을 수행한다(스텝 490). 포지티브 톤 현상 공정을 수행하여 예비 패턴(421)을 형성한 후에, 네거티브 톤 현상(second negative tone development) 공정을 수행할 경우 제1 영역(403a) 및 제2 영역(403b)에 각각 제1 패턴(425) 및 제2 패턴(423)을 형성할 수 있다. The negative tone development process is performed on the dual tone photosensitive layer 303 as shown in FIGS. 20 and 21 (step 490). A first pattern 403a and a second pattern 403b are formed on the first region 403a and the second region 403b when a second tone development process is performed after the preliminary pattern 421 is formed by performing the positive tone development process. 425 and the second pattern 423 can be formed.

제1 패턴(425)은 예비 패턴(421)에 의해 모양이 정해질 수 있다. 제1 패턴(425)은 라인 스페이스 패턴일 수 있다. 제1 패턴(425)은 내부에 홀이 형성된 홀 패턴일 수 있다. 제2 패턴(423)은 벌크 패턴일 수 있다. 제2 패턴(423)은 후술하는 바와 같이 원형 패턴일 수 있다. 제2 패턴(423)은 후술하는 바와 같이 모서리가 둥근 원형 패턴일 수 있다.The first pattern 425 may be shaped by the preliminary pattern 421. The first pattern 425 may be a line space pattern. The first pattern 425 may be a hole pattern having a hole formed therein. The second pattern 423 may be a bulk pattern. The second pattern 423 may be a circular pattern as described later. The second pattern 423 may be a circular pattern having rounded corners as described later.

네거티브 톤 현상 공정은 낮은 노광 영역(411, 419)의 이중톤 감광층(403)을 현상하여 제거하는 공정을 의미할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정은 중간 노광 영역(413, 417)의 이중톤 감광층(403)을 남기는 공정을 의미할 수 있다. The negative tone development process may refer to a process of developing and removing the dual tone photosensitive layer 403 of the low exposure areas 411 and 419. [ The negative tone development process may mean a process of leaving the double tone photosensitive layer 403 of the intermediate exposure areas 413 and 417. [

네거티브 톤 현상 공정은 제2 현상액, 예컨대 유기산 용액을 이용하여 낮은 노광 영역(411, 419)의 이중톤 감광층(102)을 제거하는 공정일 수 있다. 유기산 용액은 노말 부틸 아세틸린(normal butyl acetylene)을 포함할 수 있다. 네거티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 제1 패턴(425)은 예비 패턴(421)의 피치(P1)보다 작은 피치(P2)를 가질 수 있다. 제1 패턴(425)의 폭은 중간 노광 영역(313)의 폭(S1)에 대응되는 부분으로써 PS1을 가질 수 있다. 제1 패턴(425)의 피치(P2)는 마스크 패턴(407a. 407b)의 피치(MP1)보다 작을 수 있다. The negative tone development process may be a process of removing the double tone photosensitive layer 102 of the low exposure areas 411 and 419 using a second developer, for example, an organic acid solution. The organic acid solution may comprise normal butyl acetylene. The first pattern 425 formed through the negative tone development process may have a pitch P2 smaller than the pitch P1 of the preliminary pattern 421. [ The width of the first pattern 425 may have PS1 as a portion corresponding to the width S1 of the intermediate exposure region 313. [ The pitch P2 of the first pattern 425 may be smaller than the pitch MP1 of the mask pattern 407a 407b.

네거티브 톤 현상 공정을 통해 형성되는 제2 패턴(423)은 예비 패턴(421)의 피치(P1)와 동일하거나 더 큰 피치(P3)를 가질 수 있다. 제2 패턴들(423)은 제1 패턴들(425)의 피치(P2)보다 더 큰 피치(P3)를 가질 수 있다. 제2 패턴(423)의 폭은 중간 노광 영역(417)의 폭(S2)에 대응되는 부분으로써 PS2를 가질 수 있다. 이에 따라, 제2 패턴(423)은 제1 패턴(425)보다 폭이 넓을 수 있고 넓은 면적의 벌크 패턴으로 형성할 수 있다.The second pattern 423 formed through the negative tone development process may have a pitch P3 equal to or larger than the pitch P1 of the preliminary pattern 421. [ The second patterns 423 may have a pitch P3 that is larger than the pitch P2 of the first patterns 425. [ The width of the second pattern 423 may have PS2 as a portion corresponding to the width S2 of the intermediate exposure region 417. [ Accordingly, the second pattern 423 may be wider than the first pattern 425 and may be formed in a bulk pattern having a large area.

도 19 내지 도 21에서, 포지티브 톤 현상 공정을 네거티브 톤 현상 공정보다 먼저 수행하였으나 필요에 따라서 네거티브 톤 현상 공정을 포지티브 톤 현상 공정 보다 먼저 수행할 수도 있다.19 to 21, the positive tone development process is performed prior to the negative tone development process, but the negative tone development process may be performed before the positive tone development process, if necessary.

이와 같은 본 발명의 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법은 그레이 피쳐(gray feature)를 갖는 제2 마스크(410)를 이용하여 이중톤 감광층(403)을 노광하는 단계를 포함할 수 있다. 제2 마스크(410)는 제2 마스크 패턴들(407b) 사이에 그레이 피쳐(409)가 배치되어 있을 수 있다. 상술한 제2 마스크(410)를 이용하여 노광한 이중톤 감광층(403)을 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 패터닝함으로써 마스크 패턴(407a)의 피치보다 작은 피치를 갖는 패턴(425), 피치가 다른 다양한 크기의 패턴(425, 423), 또는 다양한 모양의 벌크 형태의 패턴(423)을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 패턴 형성 방법은 절연 패턴, 테스트 패턴, 오버레이 패턴, 얼라인 패턴과 같이 피치에 구애받지 않고 다양한 패턴을 형성할 수 있다. The pattern forming method using the dual tone developing process of the present invention may include exposing the dual tone photoresist layer 403 using a second mask 410 having a gray feature. The second mask 410 may have a gray feature 409 disposed between the second mask patterns 407b. A pattern 425 having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern 407a and a pitch 425 having a pitch smaller than the pitch of the mask pattern 407a are formed by patterning the double tone photosensitive layer 403 exposed using the second mask 410 through the positive development process and the negative development process, Can form patterns 425 and 423 of various sizes, or patterns 423 of bulk shapes of various shapes. That is, the pattern forming method of the present invention can form various patterns without regard to the pitch, such as an insulating pattern, a test pattern, an overlay pattern, and an alignment pattern.

도 22 및 도 24는 각각 본 발명의 실시예 및 비교예의 패턴 형성 방법에 이용되는 제2 마스크를 도시한 평면도이고, 도 23 및 도 25는 각각 도 22 및 도 24의 제2 마스크를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포를 도시한 평면도이다.22 and 24 are plan views respectively showing a second mask used in the pattern forming method of the embodiment and the comparative example of the present invention, and Figs. 23 and 25 are respectively a plan view The exposure intensity distribution of the exposure area is shown.

구체적으로, 도 22의 제1 마스크(410) 및 제2 마스크 영역(410b)은 도 20의 제1 마스크(410) 및 제2 마스크 영역(410b)을 나타낸 평면도이다. 도 20에 도시한 제2 마스크 영역(410b)은 도 22의 b-b에 따른 요부 단면도일 수 있다. 도 22의 그레이 피쳐(409)는 도 20에 도시한 그레이 피쳐(409)에 해당될 수 있다. Specifically, the first mask 410 and the second mask region 410b in FIG. 22 are plan views showing the first mask 410 and the second mask region 410b in FIG. The second mask region 410b shown in Fig. 20 may be a sectional view of the main portion according to b-b of Fig. The gray feature 409 in Fig. 22 may correspond to the gray feature 409 shown in Fig.

그레이 피쳐(409)는 마스크 패턴들(407b) 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐일 수 있다. 개개 피쳐의 개수는 마스크 패턴(407b)의 크기에 좌우될 수 있다. 마스크 패턴(407b)은 정사각형의 패턴일 수 있다. The gray feature 409 may be a feature below the resolution formed between the mask patterns 407b. The number of individual features may depend on the size of the mask pattern 407b. The mask pattern 407b may be a square pattern.

도 22와의 비교를 위한 비교 마스크(410p)는 마스크 패턴들(407c) 사이에 그레이 피쳐가 형성되지 않은 경우이다. 도22 및 24에서, 참조번호 404는 불투명층을 나타낼 수 있다. The comparison mask 410p for comparison with FIG. 22 is a case in which no gray feature is formed between the mask patterns 407c. 22 and 24, reference numeral 404 may represent an opaque layer.

도 22에 도시한 제2 마스크(410)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 23에 도시되어 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(407b)에 해당되는 부분은 원형의 중간 노광 영역(417)이고, 중간 노광 영역(417)을 둘러싸는 부분은 낮은 노광 영역(419)이 위치할 수 있다. 낮은 노광 영역(419)은 제1 낮은 노광 영역(419a) 및 제1 낮은 노광 영역(419a)보다 노광 강도가 좀 높은 제2 낮은 노광 영역(419b)을 포함할 수 있다. The exposure intensity distribution of the exposure area when exposed using the second mask 410 shown in Fig. 22 is shown in Fig. 8, a portion corresponding to the mask pattern 407b is a circular intermediate exposure region 417, and a portion surrounding the intermediate exposure region 417 may have a low exposure region 419 . The low exposure region 419 may include a first low exposure region 419a and a second low exposure region 419b having a higher exposure intensity than the first low exposure region 419a.

낮은 노광 영역(419)은 도 3에서 설명한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 제거될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴들(407b) 사이에 그레이 피쳐(409)가 형성되어 있을 때 도 21에 도시한 바와 같이 네거티브 톤 현상 공정을 통하여 벌크 형태의 원형의 제2 패턴(423)을 형성할 수 있다.The low exposure region 419 can be removed through the negative tone development process as described in FIG. Accordingly, when the gray pattern 409 is formed between the mask patterns 407b, the circular second pattern 423 of a bulk shape can be formed through the negative tone development process as shown in FIG.

이에 반하여, 도 24에 도시한 비교 마스크(410p)를 이용하여 노광했을 때 노광 영역의 노광 강도 분포가 도 25에 도시되어 있다. 도 25에 도시한 바와 같이, 마스크 패턴(407)에 해당되는 부분의 중앙부는 원형의 높은 노광 영역(441)이고, 높은 노광 영역(441)은 원형 띠 형태의 중간 노광 영역(417a)이 둘러싸고 있고, 중간 노광 영역(417a)은 낮은 노광 영역(419e)으로 둘러싸여 있다. 낮은 노광 영역(419e)은 제1 낮은 노광 영역(419c) 및 제1 낮은 노광 영역보다 노광 강도가 조금 높은 제2 낮은 노광 영역(419d)을 포함할 수 있다. On the other hand, FIG. 25 shows the exposure intensity distribution of the exposure area when exposure is performed using the comparison mask 410p shown in FIG. 25, the central portion of the portion corresponding to the mask pattern 407 is a circular high exposure region 441, the high exposure region 441 surrounds the intermediate exposure region 417a in the form of a ring-shaped band , And the intermediate exposure area 417a is surrounded by the low exposure area 419e. The low exposure area 419e may include a first low exposure area 419c and a second low exposure area 419d with a slightly higher exposure intensity than the first low exposure area.

도 19 및 도 20에서 설명한 바와 같이 높은 노광 영역(441) 및 낮은 노광 영역(419e)은 포지티브 현상 공정 및 네거티브 현상 공정을 통하여 제거할 수 있으나, 중간 노광 영역(417a)은 이중톤 현상 공정을 통하여도 남아 있게 된다. 이에 따라, 도 25의 비교 마스크(310p-1)를 이용하여 노광할 경우 띠 패턴이 남아 있어 벌크 형태의 원형 패턴은 형성되지 않는다.As described in FIGS. 19 and 20, the high exposure region 441 and the low exposure region 419e can be removed through the positive development process and the negative development process, but the intermediate exposure region 417a can be removed through the dual tone development process Will remain. Accordingly, when exposure is performed using the comparison mask 310p-1 of FIG. 25, a strip pattern remains, and a circular pattern of a bulk shape is not formed.

도 26은 본 발명의 기술적 사상의 이중톤 현상 공정(dual tone development process)을 이용한 패턴 형성 방법에 이용되는 제조 시스템을 도시한 개략도이다. 26 is a schematic view showing a manufacturing system used in a pattern forming method using a dual tone development process according to the technical idea of the present invention.

구체적으로, 이중톤 현상 공정을 이용한 패턴 형성 방법에 이용되는 제조 시스템(1000)은 지지층, 예컨대 기판 상에 이중톤 감광층을 코팅하는 트랙(track) 장치(1010)와, 이중톤 감광층을 노광하는 리소그래피 장치(1020)와, 트랙 장치(1010)와 리소그래피 장치(1020) 사이에 지지층, 예컨대 기판을 이송하는 이송 장치(1030)를 포함할 수 있다. Specifically, the manufacturing system 1000 used in the pattern forming method using the dual tone development process includes a track device 1010 for coating a support layer, for example, a double tone photosensitive layer on a substrate, And a transfer device 1030 for transferring a support layer, such as a substrate, between the track device 1010 and the lithographic apparatus 1020. The lithographic apparatus 1020 may be a lithographic apparatus.

트랙 장치(1010)는 스핀 코팅에 의하여 지지층 상에 이중톤 감광층을 코팅하는 장치일 수 있다. 리소그래피 장치(1020)는 마스크를 이용하여 이중톤 감광층을 광 소스로 노광하는 노광 장치(1040)를 포함할 수 있다. 제조 시스템(1000)에서, 트랙 장치(1010), 리소 그래피 장치(1020) 및 이송 장치(1030)는 결합하여 하나의 시스템으로 구성할 수 있다. The track device 1010 may be a device for coating a double tone photosensitive layer on a support layer by spin coating. The lithographic apparatus 1020 may include an exposure apparatus 1040 that exposes the dual tone photosensitive layer to a light source using a mask. In the manufacturing system 1000, the track device 1010, the lithographic device 1020, and the transfer device 1030 can be combined into one system.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You can understand that you can.

본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형, 치환 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . It is to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect. The true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

102, 303, 403: 이중톤 감광층, 105, 306, 406: 광소스, 101, 301, 401: 지지층, 309, 409: 그레이 피쳐, 151, 305, 405: 마스크 기판, 153, 307a, 307b, 407a, 407b: 마스크 패턴, 160, 310, 410: 마스크, 102, 303, 403: 이중톤 감광층, 103, 321, 421: 예비 패턴, 310: 제1 마스크, 410: 제2 마스크. 325, 425: 제1 패턴, 327, 423: 제2 패턴 The present invention relates to a photomask and a method of manufacturing a photomask of the present invention and a method of manufacturing the photomask of the present invention. The present invention relates to a photomask of the present invention and a method of manufacturing the photomask of the present invention. 325, 425: first pattern, 327, 423: second pattern

Claims (10)

지지층 상에 이중톤 감광층(dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계;
그레이 피쳐(gray feature)를 포함하는 마스크를 이용하여 상기 이중톤 감광층을 노광함으로써 상기 이중톤 감광층의 제1 영역에 낮은 노광 영역, 중간 노광 영역 및 높은 노광 영역을 형성하고, 상기 이중톤 감광층의 제2 영역에 낮은 노광 영역 및 중간 노광 영역을 형성하는 단계;
상기 제1 영역의 상기 높은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 포지티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 복수개의 예비 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 제1 영역의 낮은 노광 영역의 이중톤 노광층과 상기 제2 영역의 상기 낮은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 네거티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제1 패턴들과 상기 제2 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 패턴들을 형성하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. Forming a dual tone photoresist layer on the support layer;
Forming a low exposure area, a middle exposure area and a high exposure area in the first area of the dual tone photosensitive layer by exposing the double tone photosensitive layer using a mask including a gray feature, Forming a low exposure region and an intermediate exposure region in a second region of the layer;
Forming a plurality of preliminary patterns in the first region by removing the dual tone photosensitive layer of the high exposure region of the first region through a positive development process; And
And a second development step of removing the double tone photosensitive layer of the low exposure area of the first area and the low exposure area of the second area of the first area through a negative development process to form a plurality of first And forming a plurality of second patterns spaced apart from each other in the second region. 제1항에 있어서, 상기 제2 패턴들은 상기 제1 패턴들보다 피치가 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.The method according to claim 1, wherein the second patterns have a larger pitch than the first patterns. 제1항에 있어서, 상기 제2 패턴은 벌크 패턴인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.The method according to claim 1, wherein the second pattern is a bulk pattern. 제1항에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판 상에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 영역을 노광하는 상기 마스크 패턴 내에 형성된 해상도 이하의 피쳐인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The method of claim 1, wherein the mask comprises a plurality of mask patterns spaced apart from one another on a mask substrate, the gray feature being a feature of less than a resolution formed in the mask pattern exposing the second area Pattern formation method. 제1항에 있어서, 상기 마스크는 마스크 기판 상에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들을 포함하고, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 영역을 노광하는 상기 마스크 패턴들 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.The method of claim 1, wherein the mask comprises a plurality of mask patterns spaced apart from one another on a mask substrate, the gray pattern being a feature of less than a resolution formed between the mask patterns exposing the second area . 지지층 상에 이중톤 감광층(dual tone photoresist layer)을 형성하는 단계;
제1 마스크 영역 및 제2 마스크 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 마스크 패턴들과 상기 제2 마스크 영역에 형성된 그레이 피쳐(gray feature)가 배치된 마스크를 이용하여 상기 이중톤 감광층을 노광함으로써 상기 제1 마스크 영역에 대응되는 상기 이중톤 감광층의 제1 영역에 낮은 노광 영역, 중간 노광 영역 및 높은 노광 영역을 형성하고, 상기 제2 마스크 영역에 대응되는 상기 이중톤 감광층의 제2 영역에 낮은 노광 영역 및 중간 노광 영역을 형성하는 단계;
상기 제1 영역의 상기 높은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 포지티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역에 복수개의 예비 패턴들을 형성하는 단계; 및
상기 제1 영역의 상기 예비 패턴들의 낮은 노광 영역의 이중톤 노광층과 상기 제2 영역의 상기 낮은 노광 영역의 상기 이중톤 감광층을 네거티브 현상 공정을 통해 제거함으로써 상기 제1 영역의 상기 중간 노광 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제1 패턴들과 상기 제2 영역의 상기 중간 노광 영역에 서로 떨어져 위치하는 복수개의 제2 패턴들을 형성하는 단계을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. Forming a dual tone photoresist layer on the support layer;
By exposing the dual tone photosensitive layer using a mask having a plurality of mask patterns spaced apart from each other in the first and second mask areas and a gray feature formed in the second mask area, Forming a low-exposure region, an intermediate-exposure region, and a high-exposure region in a first region of the dual tone photosensitive layer corresponding to the first mask region and forming a low-concentration region in the second region of the dual- Forming an exposure region and an intermediate exposure region;
Forming a plurality of preliminary patterns in the first region by removing the dual tone photosensitive layer of the high exposure region of the first region through a positive development process; And
Wherein the intermediate exposure region of the first region is formed by removing the dual tone exposure layer of the low exposure region of the preliminary patterns of the first region and the dual tone photosensitive layer of the low exposure region of the second region through a negative development process, And forming a plurality of second patterns spaced apart from each other in the intermediate exposure region of the second region. 제6항에 있어서, 상기 그레이 피쳐는 상기 제2 마스크 영역의 마스크 패턴들의 내부 또는 상기 제2 마스크 영역의 마스크 패턴들 사이에 형성된 해상도 이하의 피쳐인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. 7. The method of claim 6, wherein the gray feature is a feature of less than a resolution formed within the mask patterns of the second mask region or between the mask patterns of the second mask region. 제6항에 있어서, 상기 제1 패턴의 폭은 상기 제1 영역의 중간 노광 영역의 폭인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The pattern forming method according to claim 6, wherein the width of the first pattern is the width of the intermediate exposure region of the first region. 제6항에 있어서, 상기 제2 패턴의 폭은 상기 제2 영역의 중간 노광 영역의 폭인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The pattern forming method according to claim 6, wherein the width of the second pattern is the width of the intermediate exposure region of the second region. 제6항에 있어서, 상기 제2 영역의 중간 노광 영역의 폭은 상기 제1 영역의 중간 노광 영역의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. 7. The pattern forming method according to claim 6, wherein a width of the intermediate exposure region in the second region is larger than a width of the intermediate exposure region in the first region.
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